从新款iPhone看传感器行业的发展

2019-09-18
    51物联卡(www.51wulianka.com)讯:北京时间2019年9月11日凌晨01:00(美国加州时间9月10日上午10:00),iPhone一年一度的秋季新品发布会如约而至。一直以来苹果的新品发布会都是深受瞩目的,发布的新一代手机iPhone 11一现身,最受关注和热点议论的是其摄像头的设计,而小编认为新一代iPhone的心思绝对不单单在外观上,小编更关注的是在新品体验感上。作为小果粉一直以来被iPhone的设计以及细节所吸引,那么这新一代新品在体验感上会有哪些突破和惊喜呢?

传感器的应用对于产品体验感是否流畅起着决定性的作用,苹果在电子设备产业处在的领先地位,使得其内部使用的技术具有产业风向标的作用。所以小编收集了近几年iPhone产品所使用的传感器,来总结以及展望整个从传感器行业的一个发展和未来趋势。

一、iPhone 4/4s

先从iPhone4开始吧,为什么是选择iPhone4呢?首先是因为小编对苹果记忆的起点就源于iPhone4,但更重要的原因是Phone4是第一款智能触屏手机,当时引领了整个手机市场的潮流,打开了电子产品时代全新的大门。那么在iPhone4里都有哪些值得拿出来讨论的传感器呢?

电容触摸传感器

利用人体的电流感应工作,由一块四层复合玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层导电层,最外层是一层矽土玻璃保护层。当我们手指触摸感应屏的时候,人体的电场让手指和触摸屏之间形成一个耦合电容,对高频电流来说电容是直接导体。于是手指从接触点吸走一个很小的电流,这个电流分从触摸屏的四脚上的电极流出,并且流经这四个电极的电流和手指到四个电极的距离成正比。控制器通过对这四个电流的比例做精确的计算,得出触摸点的距离。

三轴陀螺仪

iPhone4里的陀螺仪并非旋转轮子式的机械陀螺而是一种微型结构的微机械陀螺仪也可称作MEMS陀螺仪,能够感应三个维度的方向变化。手机对动作感应的能力会大大增强,对于借助重力感应的游戏,用户体验将发生非常大的影响,操作感觉会更加接近于真实感受。比如iPhone感应实体翻转而对应画面翻转,就是靠这个传感器。

距离传感器

利用“飞行时间法(flying time)的原理来以检测物体的距离的一种传感器。工作原理是通过发射特别短的并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间,通过测时间间隔来计算与物体之间的距离。其功能表现在通话时贴近皮肤可以进行息屏操作来防止误操作也可节约手机电量。

环境光传感器

它由光敏电阻和光电二极管合作实现功能的,它能根据手持设备目前所处的光线亮度,自动调节手持设备屏幕亮度,给使用者带来最佳的视觉效果。

磁力传感器

磁力传感器极大得解决了GPS定位不精准,无法辨别方向等问题。有了磁力传感器,手机里可以精准定位、辨别方向。社交软件中的位置共享,计步软件里的计步等得益于此。

温度传感器

当iPhone检测周围温度变化比较大超出了正常范围时。iPhone会自动关机处理。

二、iPhone 5/5C/5S

在iPhone5s还没发布之前的宣传语是“超前,空前”,其新功能很多,这些功能也都通过各种传感器实现的,所以看到这个“s”便想到了sensors(传感器)。

指纹传感器

引入了生物识别安全技术,放弃了繁琐的密码技术,Touch ID传感器封装了每英寸500像素的传感器,可以360°扫描皮肤真皮层,从而起到全方位收集识别指纹的作用。

M7运动协处理器

M7处理器并不是传统意义上的传感器,由于产品越来越智能化应用传感器的数量越来越多,产生的数据也随之增多为了减轻CPU处理数据的负担,M7作为iPhone 5s产品线上的新芯片处理器,专为测量来自加速传感器、陀螺仪和指南针的运动数据而设计。有了M7处理器负责这些数据,iPhone 5s的续航将更长。

把它列出来,主要是为了强调苹果在传感器周边所花的心思,可想而知传感器的重要性以及为传感器应用可持续性而下的功夫。

CMOS图像传感器

后置摄像头的像素也从iPhone4的500像素到iPhone5s的800像素,虽然iPhone5s前置摄像头像素较iPhone4s没有提高,但是5s采用了更大面积的CMOS图像传感器,这样也就大大的提高了拍照的质量。

MEMS麦克风

在背部使用了三个麦克风,用来实现高清晰度视频录制后的降噪处理,提高录制的还原度。

三、iPhone 6/iPhone 6 Plus

在传感器类型上并没有革命性的突破,基本还是加速计、陀螺仪、电子罗盘、指纹传感器、距离与环境光传感器、MEMS麦克风、图像传感器等等,只有气压传感器是首次在手机上使用。

近场通信支付功能(NFC)

在iPhone5s上已经有了指纹识别,而iPhone6上将指纹识别和近场通信进行了整合就有了Apple Pay功能,从此就不需要刷卡只需要带手机出行即可,大大的方便人们生活以及出行。

气压计

这是Apple首次在手机上使用气压传感器有了气压计,气压计的作用就是测量大气压强值,通过气压值的变化也可以知道当前所在的海拔高度。这能配合内置的APP“健康”使用,有了这个传感器爬多少层楼,爬了多高就能得到准确的数据了。

四、iPhone 6S/6splus

除了3D Touch,相较于iPhone6 Plus, iPhone6s Plus并没有增加新的传感器类型,依旧包含加速度计、陀螺仪、电子罗盘、气压计、指纹传感器、接近与环境光传感器、MEMS麦克风和CMOS图像传感器九种传感器。

压力传感器(3D Touch)

3D Touch是在iPhone 6s/iPhone 6s Plus的屏幕下面加入了电容式压力传感器和Taptic Engine,使得系统可以识别用户手指的不同按压力度,从而做出不同操作和功能

五、iPhone7/7plus

非机械按压 Home 键

iPhone 将 Home 键换成了非机械按压式的,如果你按着没感觉,是不是很不爽?所以苹果把在实现 3D Touch 所用到的 TAPTIC Engine 振动器加大,按压的时候振动一下,给你一种错觉,按键按压下去了。

有了这种方式,一是不容易损坏(有人担忧按键是不会坏了,振动器是不是更容易坏了?),二是防水性更好,三是在玩游戏的时候,可以采用振动反馈,想象一下振动手柄。

700 万像素前置摄像头

前置摄像头都升级到了 700 万像素,采用更快速的图像传感器,拍照更快了。并且在 iPhone 7 上,也增加了只有在 Plus 系列才有的光学防抖。

闪烁传感器

我们平时用的电灯之类的,都是交流电人造光,看着光线很稳定,实际是在不断的闪烁。这样在拍照时,因为图像传感器是一行行采集的图像,这样不同行采到的人造光影响可能就不一样,会导致拍出来的照片色彩不均。

于是苹果增加了一个闪烁传感器,不断采集到光线情况,这样在图像处理时,就可以进行修正。闪烁传感器应该是和图像传感器放在一起的一块芯片,获取光线应该就是通过镜头,这点还有待确认。

双摄像头

iPhone 7 Plus 上最大的亮点就是采用了双摄像头,一个广角一个长焦,可以照顾两种需求,并且能拍微距照片。

六、iPhone8/8 puls

与之前的产品相比iPhone 8系列并没有抢眼的突破,只是将原有的进行一个优化和升级。

摄像头传感器

均采用索尼背面式照明芯片,为 32.8 平方毫米。但预设的广角摄像头传感器的像素间距为 1.22 微米,而变焦的间距还不足 1 微米。间距越大,光线就会越好。多四分之一微米就能产生很不一样的效果。广角摄像头,感光度要求低,曝光时长也更短,在低光环境下会表现的更好。

七、iPhoneX

iPhone x外观上发生了很大的变化,正面看起来就是一块几乎整面的屏幕,取消了苹果沿用了10年的底部Home键。背部的明显变化就是后置双摄改为了竖向排列。

3D识别传感器

在iPhonex最大的特性就是face id。最让人们津津乐道的是iPhone x正面的“刘海屏”设计,但苹果的官方称呼是“原深感摄像头系统”,原深感摄像头系统到底有几个模块,从左到右分别是红外镜头、泛光感应元件、距离感应器、环境光传感器、扬声器、麦克风、700万像素摄像头、点阵投影器。

八、iPhone 11/11 pro/11 pro max

三摄像头

在发布会上讲解篇幅最大的莫过于全新的摄像系统。全新的广角摄像头百分之百的对焦像素,在低光环境中自动对焦速度比之前快了三倍。以及全新的超广角摄像头

全新传感器协处理器:R1

R1 比运动协处理器集成的传感器更多,可以更好的提供设备的位置。运动协处理器目前集成了来自罗盘、陀螺仪、加速度传感器、气压计和麦克风的数据。R1(玫瑰)协处理器会支持 IMU、蓝牙 5.1、超宽带(UWB)和相机(包括运动捕捉和光学追踪)传感器数据。这意味着 R1 处理器可能会取代 M 系列运动协处理器。

九、总 结

简单的回顾了近9年苹果更新换代以及每款新产品中使用的具有代表性的传感器,从整个发展过程可以看出苹果每款新品使用的传感器不单单只是在延续上一代产品中已有的传感器的基础上进行技术上面的更新升级,也在传感器使用的种类上越来越广泛。但总的来说传感器的技术发展是处于一个缓慢的进程,新传感器的研发速度是不足的,新技术的突破也是不够的。

产品一代代的更新功能的实现必定离不开传感器的辅助。对于传感器的需求不单单是苹果或电子领域,其他公司或其他的领域对于传感器的采用也是越来越多。需求越大竞争也越大,对传感器的要求也将越来越高。传感器的发展趋势也将越来越精细、精确、多功能化、智能化、耐消耗化以及集成化等,所以传感器企业的发展重心应放在新技术以及新产品的研发上,这样在未来才能有实力抓住机遇、占领行业的高处。